基于HDINASR的TDLAS气体检测背景消除方法提升精度

本文主要探讨了一种在开放和密闭式气体检测中应用的新型背景消除方法——基于无吸收谱线区域检测谐波（High-Dimensional Interference Nulling Algorithm for Absorption Spectra Removal，简称HDINASR）。在可调谐半导体激光吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，TDLAS）技术中，背景信号的准确剔除对于提高气体浓度测量的精确性至关重要。作者首先对背景信号的构成进行了深入分析，识别出其可能包含的噪声和干扰因素。 该方法的核心在于设计了一种独特的背景信号搜索策略，通过在无吸收谱线区域寻找并抵消谐波信号，有效减少了背景噪声的影响。文章提出了一个计算相邻吸收谱线之间最小波长间距的公式，这有助于在选择消除区域时避免误操作或漏掉重要信息。 实验中，以氟化氢（HF）作为检测目标，研究人员利用TDLAS实验系统来验证这种方法。他们确定了HF的特定吸收谱线，优化了激光器的工作温度，设置了合适的背景搜索温度范围以及采样周期。实验结果显示，使用HDINASR背景消除技术后，与未消除背景的对比，曲线的相关度提高了3.4%，而体积分数的精度提升了5.8%。这意味着该方法显著提升了气体浓度测量的稳定性和准确性。 HDINASR方法在实际应用中展示了其优越性，特别是在处理开放和密闭式环境中复杂背景条件下，为提高气体检测的信噪比和精度提供了有效手段。这对于环境监测、工业过程控制以及安全检测等领域具有重要的实际意义。未来的研究可以进一步探索如何将此方法扩展到其他类型的气体和更广泛的光谱区域，以提升整体的光谱分析能力。